礦物巖石學(xué)第1-5章 晶體相關(guān)知識02ppt課件

1、Za1a2b1 b2b3 b4BA圖中顯示，面網(wǎng)圖中顯示，面網(wǎng)a1b1、a2b2、a3b3 面面網(wǎng)密度越來越小。面網(wǎng)密度越來越小。面網(wǎng)密度越大，截距系網(wǎng)密度越大，截距系數(shù)比越簡單。實(shí)際晶數(shù)比越簡單。實(shí)際晶面是面網(wǎng)密度大的晶面是面網(wǎng)密度大的晶面。面。1.1.單形符號的概念單形符號的概念2.2.單形代表晶面的確定原則單形代表晶面的確定原則3.3.單形符號舉例單形符號舉例單形：由對稱要素連接起來的同形等大的一單形：由對稱要素連接起來的同形等大的一組晶面的組合；組晶面的組合； 單形符號：以數(shù)字符號的形式表征一個單形單形符號：以數(shù)字符號的形式表征一個單形的所有晶面及其在晶體上的取向；的所有晶面及其在晶體

2、上的取向；方法：選擇一個單形的某一個晶面為作為代方法：選擇一個單形的某一個晶面為作為代表，將其晶面指數(shù)用表，將其晶面指數(shù)用 括起來，即為表示括起來，即為表示該單形的符號。該單形的符號。1.1.單形符號的概念單形符號的概念 選擇正指數(shù)選擇正指數(shù)最多的晶面，也最多的晶面，也就是投影圖中第就是投影圖中第一象限內(nèi)的晶面。一象限內(nèi)的晶面。 遵照遵照“前、右、前、右、上的原則。上的原則。2.2.單形代表晶面的確定原則單形代表晶面的確定原則前前xx軸的正方向軸的正方向右右yy軸正方向軸正方向上上zz軸正方向軸正方向xyz 前前xx軸的正方向和軸的正方向和u u軸的負(fù)方向的軸的負(fù)方向的角分線方向角分線方向 右

3、右yy軸正方向軸正方向 上上zz軸正方向軸正方向UXYZXUYZ（1 1橄欖石橄欖石3.3.單形符號舉例單形符號舉例3.3.單形符號舉例單形符號舉例（2 2螢螢 石石立方體立方體100100八面體八面體111111菱形十二面體菱形十二面體110110一一 雙晶的概念雙晶的概念雙晶孿晶）雙晶孿晶） 指兩個或兩個以指兩個或兩個以上空間取向互不上空間取向互不一致的同種晶體，一致的同種晶體，彼此間按一定的對彼此間按一定的對稱關(guān)系，相互取向稱關(guān)系，相互取向而組成的規(guī)則連生而組成的規(guī)則連生晶體。晶體。 正長石卡氏雙晶正長石卡氏雙晶2 2 雙晶軸：雙晶軸：若雙晶中的單體圍繞此軸旋若雙晶中的單體圍繞此軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

4、180180，可與另外一個單晶，可與另外一個單晶平行或者重合；平行或者重合； 一般來說雙晶軸都是二次軸一般來說雙晶軸都是二次軸. .3 3 雙晶中心：雙晶中心：假想的點(diǎn)，雙晶的單體通假想的點(diǎn)，雙晶的單體通過它的反伸操作可與另一過它的反伸操作可與另一個單體重合；（在實(shí)際的個單體重合；（在實(shí)際的雙晶分析中很少用到）雙晶分析中很少用到）4 4 雙晶結(jié)合面：雙晶結(jié)合面：雙晶相鄰并相互接觸的單雙晶相鄰并相互接觸的單晶體之間的分界面。晶體之間的分界面。例例1例例2三三 雙晶的結(jié)合類型與雙晶律雙晶的結(jié)合類型與雙晶律 A A 簡單雙晶簡單雙晶由兩個由兩個單體構(gòu)成的雙晶。單體構(gòu)成的雙晶。 （1 1接觸雙晶接觸雙

5、晶 例：錫石的膝狀雙晶例：錫石的膝狀雙晶 （2 2貫穿雙晶貫穿雙晶 例：正長石的卡氏雙晶、例：正長石的卡氏雙晶、十字石的十字雙晶十字石的十字雙晶依據(jù)雙晶單體間的結(jié)合方式依據(jù)雙晶單體間的結(jié)合方式:a. 兩個單體以平直接兩個單體以平直接合面接觸形成。合面接觸形成。金紅石接觸雙晶金紅石接觸雙晶水晶水晶日本雙晶日本雙晶十字石穿插雙晶十字石穿插雙晶正長石的兩個單正長石的兩個單體貫穿形成體貫穿形成多個單體以相同的多個單體以相同的雙晶律貫穿形成雙晶律貫穿形成十字石多個單體以不同的十字石多個單體以不同的雙晶律貫穿形成。雙晶律貫穿形成。貫穿雙晶貫穿雙晶三三 雙晶的結(jié)合類型與雙晶律雙晶的結(jié)合類型與雙晶律B B 反

6、復(fù)雙晶反復(fù)雙晶 由若干個單體構(gòu)成由若干個單體構(gòu)成的雙晶的雙晶 （1 1聚片雙晶若干個單體按同聚片雙晶若干個單體按同一雙晶律所組成）一雙晶律所組成） 例：斜長石的鈉例：斜長石的鈉長石律聚片雙晶長石律聚片雙晶 （2 2輪式雙晶環(huán)狀雙晶）輪式雙晶環(huán)狀雙晶） 例：例：金紅石的六連晶、白鉛礦的三連晶。金紅石的六連晶、白鉛礦的三連晶。角閃石角閃石斜長石聚片雙晶斜長石聚片雙晶正長石卡氏雙晶正長石卡氏雙晶堇青石礦物的輪式雙晶六連晶）；堇青石礦物的輪式雙晶六連晶）；4 4（）（）三三 雙晶的結(jié)合類型與雙晶律雙晶的結(jié)合類型與雙晶律C C 復(fù)合雙晶復(fù)合雙晶由兩個以由兩個以上的單體按不同雙晶律組上的單體按不同雙晶律組

7、成。成。 例：十字石的復(fù)合例：十字石的復(fù)合雙晶雙晶四四 雙晶的形成方式雙晶的形成方式A A按雙晶的形成機(jī)理可以分：按雙晶的形成機(jī)理可以分： 1 1生長雙晶：在晶體生長過程中形成的雙生長雙晶：在晶體生長過程中形成的雙晶。晶。例如：文石的文石律接觸雙晶例如：文石的文石律接觸雙晶 2 2轉(zhuǎn)變雙晶：在同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變過程中，在轉(zhuǎn)變雙晶：在同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變過程中，在高溫下穩(wěn)定的變體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏叵路€(wěn)定而對稱程度高溫下穩(wěn)定的變體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏叵路€(wěn)定而對稱程度較低的變體時所產(chǎn)生的雙晶。較低的變體時所產(chǎn)生的雙晶。例如：石英的道芬雙晶例如：石英的道芬雙晶 3 3機(jī)械雙晶：在機(jī)械力作用下，晶體的一機(jī)械雙晶：在機(jī)械力作用下，晶體的

8、一部分沿著一定的面網(wǎng)發(fā)生滑動形成雙晶。部分沿著一定的面網(wǎng)發(fā)生滑動形成雙晶。 例如：方解石的聚片雙晶例如：方解石的聚片雙晶四四 雙晶的形成方式雙晶的形成方式B B按雙晶的形成時間可以分為：按雙晶的形成時間可以分為： 1 1原生雙晶原生雙晶在晶體的生長過程在晶體的生長過程中同時形成的雙晶。例，生長雙晶中同時形成的雙晶。例，生長雙晶 2) 2) 次生雙晶次生雙晶在晶體已經(jīng)形成在晶體已經(jīng)形成后才產(chǎn)生的雙晶。例，機(jī)械雙晶、轉(zhuǎn)變雙后才產(chǎn)生的雙晶。例，機(jī)械雙晶、轉(zhuǎn)變雙晶晶 雙晶的研究意義雙晶的研究意義 大約大約2020的礦物都有雙晶存在的礦物都有雙晶存在 雙晶可以作為礦物鑒定的特征之雙晶可以作為礦物鑒定的特

9、征之一，可提供一定的礦物形成時的信息，一，可提供一定的礦物形成時的信息，但對于晶體材料來說，雙晶的存在會但對于晶體材料來說，雙晶的存在會影響晶體的性能利用。影響晶體的性能利用。 第一節(jié)第一節(jié) 最緊密堆積原理最緊密堆積原理 在晶體結(jié)構(gòu)中，呈格子狀排列的原子或離子的中心之間常保持一定的距離，這一現(xiàn)象表明：結(jié)構(gòu)中的每個原子或離子各自都有一個確定的磁場作用范圍，通常把這個作用范圍看作是球形的，并把它的半徑作為原子或離子的有效半徑來看待。 一一 球體最緊密堆積原理球體最緊密堆積原理類型內(nèi)內(nèi)容容1 1 等大球體的最緊密堆積等大球體的最緊密堆積 1 1堆積方式等大球體）堆積方式等大球體） 第一層分布：第一層

10、分布： 等徑球在一個等徑球在一個平面內(nèi)的最緊密堆積平面內(nèi)的最緊密堆積只有一種形式。此時，只有一種形式。此時，每個球體每個球體A A周圍周圍有有6 6個球，并在球體個球，并在球體之間形成兩套數(shù)目相之間形成兩套數(shù)目相等、指向相反的弧線等、指向相反的弧線三角形空隙：三角形空隙：B B：弧線三角形朝下：弧線三角形朝下C C：弧線三角形朝上：弧線三角形朝上第二層分布：第二層分布： 為了能最為了能最緊密堆積，在緊密堆積，在繼續(xù)堆積第二繼續(xù)堆積第二層球時，球必層球時，球必須放在前一層須放在前一層產(chǎn)生的空隙上。產(chǎn)生的空隙上?？梢苑旁诳梢苑旁贐 B處，處，也可以放在也可以放在C C處。但是，二處。但是，二者只要

11、旋轉(zhuǎn)者只要旋轉(zhuǎn)180180后，則完后，則完全相同。因此，全相同。因此，只有一種堆積只有一種堆積形式。形式。 1 1）. . 堆積方式等大球體）堆積方式等大球體） 1 1）. . 堆積方式等大球體）堆積方式等大球體） 第第1 1種情況：種情況： 第三層球與第一層球重第三層球與第一層球重復(fù)，之后，第四層球與第復(fù)，之后，第四層球與第二層球重復(fù)，即二層球重復(fù)，即ABABABAB堆積，此時球體在空間的堆積，此時球體在空間的分布恰好與空間格子中的分布恰好與空間格子中的六方格子一致，稱為六方六方格子一致，稱為六方最緊密堆積。最緊密堆積。 第三層分布：當(dāng)堆積第三層第三層分布：當(dāng)堆積第三層時，有兩種情況。時，有

12、兩種情況。第第2 2種情況：種情況： 第三層球與前兩層球都不第三層球與前兩層球都不重復(fù)，如第二層球位于重復(fù)，如第二層球位于B B處，則處，則第三層球位于第三層球位于C C處，而第四層球處，而第四層球與第一層球重復(fù)，第二層球與與第一層球重復(fù)，第二層球與第五層球、第三層球與第六層第五層球、第三層球與第六層球重復(fù)，即球重復(fù)，即ABCABCABCABC堆積，堆積，此時球體在空間的分布恰好與此時球體在空間的分布恰好與空間格子中的立方面心格子一空間格子中的立方面心格子一致，稱為立方最緊密堆積。致，稱為立方最緊密堆積。 1 1）. . 堆積方式等大球體）堆積方式等大球體） 第三層分布：當(dāng)堆積第三層第三層分布

13、：當(dāng)堆積第三層時，有兩種情況。時，有兩種情況。ABCABCABCABC型等大球體型等大球體最緊密堆積最緊密堆積球體空隙占整體空間的球體空隙占整體空間的25.9525.95。 2 2）. . 球體空隙球體空隙 A-A-四面體空隙：聯(lián)結(jié)四面體空隙：聯(lián)結(jié)4 4個球體的中心形成。個球體的中心形成。 B-B-八面體空隙：八面體空隙：6 6個球體上、下兩層，且錯開個球體上、下兩層，且錯開6060，聯(lián)結(jié)其中心形成。聯(lián)結(jié)其中心形成。 八面體八面體空隙較四空隙較四面體空隙面體空隙大些大些六方最緊密堆積六方最緊密堆積四面體空隙和八面體空隙上下相對。四面體空隙和八面體空隙上下相對。 2 2）. . 球體空隙球體空隙

14、 立方最緊密堆積立方最緊密堆積四面體空隙和八面體空隙相間分布。四面體空隙和八面體空隙相間分布。 若有若有n n個球作最緊密堆積，則應(yīng)有個球作最緊密堆積，則應(yīng)有n n個個八面體空隙，八面體空隙，2n2n個四面體空隙。個四面體空隙。 3 3）. . 空隙數(shù)與球體數(shù)的關(guān)系空隙數(shù)與球體數(shù)的關(guān)系 在立方和六方兩種最緊密堆積中，球體周圍在立方和六方兩種最緊密堆積中，球體周圍的空隙分布情況雖然不同，但數(shù)目相同，即每個的空隙分布情況雖然不同，但數(shù)目相同，即每個球周圍有球周圍有6 6個八面體空隙和個八面體空隙和8 8個四面體空隙。個四面體空隙。 由于八面體由由于八面體由6 6個球心的聯(lián)線組成，個球心的聯(lián)線組成，

15、因此，每因此，每1 1個球所應(yīng)具有的八面體空隙個球所應(yīng)具有的八面體空隙數(shù)目為數(shù)目為1/61/66 = 16 = 1；而四面體由；而四面體由4 4個球個球心聯(lián)線組成，每心聯(lián)線組成，每1 1個球所具有的四面體個球所具有的四面體空隙數(shù)目為空隙數(shù)目為1/41/48 = 28 = 2。所以，在最。所以，在最緊密堆積中，平均緊密堆積中，平均1 1個球有個球有1 1個八面體個八面體空隙和空隙和2 2個四面體空隙。個四面體空隙。金屬晶格的晶體結(jié)構(gòu)可看作是等大的金屬陽離子金屬晶格的晶體結(jié)構(gòu)可看作是等大的金屬陽離子球體的最緊密堆積。球體的最緊密堆積。 自然金、自然銅、自然鉑等礦物的晶體結(jié)構(gòu)即是按自然金、自然銅、自

16、然鉑等礦物的晶體結(jié)構(gòu)即是按立方最緊密堆積的方式構(gòu)成。立方最緊密堆積的方式構(gòu)成。 實(shí)例：實(shí)例： 鋨銥礦以及金屬鋅等晶體的結(jié)構(gòu)則屬六鋨銥礦以及金屬鋅等晶體的結(jié)構(gòu)則屬六方最緊密堆積。方最緊密堆積。 實(shí)例：實(shí)例：2 2 不等大球體的最緊密堆積不等大球體的最緊密堆積 在離子晶格中，陰、陽離子半徑大小不等，在離子晶格中，陰、陽離子半徑大小不等，此時可視為半徑較大的陰離子作等大球體的最此時可視為半徑較大的陰離子作等大球體的最緊密堆積，陽離子則按其本身半徑的大小等而緊密堆積，陽離子則按其本身半徑的大小等而充填到八面體空隙或四面體空隙中。充填到八面體空隙或四面體空隙中。 陽離子充填空隙的類型與其半徑等因素有關(guān)。

17、陽離子充填空隙的類型與其半徑等因素有關(guān)。 由于陰、陽離子半徑的比值不可能恰好等于球體半徑與空由于陰、陽離子半徑的比值不可能恰好等于球體半徑與空隙半徑之比，因此，不可能保證在陰離子保持相互直接接觸的隙半徑之比，因此，不可能保證在陰離子保持相互直接接觸的情況下，使陽離子恰好無空隙地充填在空隙中。一般情況下往情況下，使陽離子恰好無空隙地充填在空隙中。一般情況下往往是陽離子稍大于空隙，而將陰離子略微往是陽離子稍大于空隙，而將陰離子略微“撐開撐開”，所以，在離，所以，在離子晶格中，陰離子通常只是近似地作最緊密堆積，有的還可能子晶格中，陰離子通常只是近似地作最緊密堆積，有的還可能有某種程度的變形。有某種程

18、度的變形。 第二節(jié) 配位數(shù)和配位多面體1 1、配位數(shù)、配位數(shù) 指晶體結(jié)構(gòu)中，在該原子或離子的指晶體結(jié)構(gòu)中，在該原子或離子的周圍，與它直接相鄰結(jié)合的原子或異號周圍，與它直接相鄰結(jié)合的原子或異號離子的個數(shù)。離子的個數(shù)。 單質(zhì)晶體單質(zhì)晶體金屬晶體為主，配位數(shù)大，通常為金屬晶體為主，配位數(shù)大，通常為1212。例：。例：AuAu、CuCu。 共價晶體共價晶體受共價鍵的影響，配位數(shù)偏小。例：受共價鍵的影響，配位數(shù)偏小。例：金剛石金剛石4 4）。）。 離子晶體離子晶體當(dāng)異號離子相互接觸時，晶體結(jié)構(gòu)最當(dāng)異號離子相互接觸時，晶體結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，否則，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。在離子化合物中，主要為穩(wěn)定，否則，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。在離子

19、化合物中，主要的陽離子配位數(shù)為的陽離子配位數(shù)為4 4和和6 6。 離子半徑與配位數(shù)的關(guān)系：離子半徑與配位數(shù)的關(guān)系： 離子晶體中，當(dāng)異號離子相互接觸時，晶體離子晶體中，當(dāng)異號離子相互接觸時，晶體結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。如果陽離子半徑變小，則其可結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。如果陽離子半徑變小，則其可能在陰離子間移動，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，引起配能在陰離子間移動，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，引起配位數(shù)的改變。對于離子鍵晶體來說，陰、陽離位數(shù)的改變。對于離子鍵晶體來說，陰、陽離子的相對大小決定其配位數(shù)。子的相對大小決定其配位數(shù)。2 2、配位多面體、配位多面體 配位多面體是指在晶體結(jié)構(gòu)中，與某一陽離配位多面體是指在晶體結(jié)構(gòu)中，與某一陽離子成配位

20、關(guān)系而相鄰結(jié)合的各個陰離子，它們子成配位關(guān)系而相鄰結(jié)合的各個陰離子，它們的中心聯(lián)線所構(gòu)成的多面體。的中心聯(lián)線所構(gòu)成的多面體。 陽離子或中心原子位于配位多面體的中心，陽離子或中心原子位于配位多面體的中心，與它配位的各個陰離子或配位原子的中心則與它配位的各個陰離子或配位原子的中心則位于配位多面體的角頂上。位于配位多面體的角頂上。 2 2、配位多面體、配位多面體 但在實(shí)際晶體中，由于晶體中多鍵性的影但在實(shí)際晶體中，由于晶體中多鍵性的影響，常導(dǎo)致配位多面體畸變，使陽離子的配響，常導(dǎo)致配位多面體畸變，使陽離子的配位數(shù)發(fā)生變化。位數(shù)發(fā)生變化。 例：例：AgI 中中Ag+與與I的距離，按半徑和為的距離，按半

21、徑和為 0.113 +0.220 = 0.333 nm3.33），但是，其），但是，其實(shí)際距離為實(shí)際距離為0.299nm2.99 ）。）。 例：例：CdS 的的 r + /r = 0.53 ，Cd的配位數(shù)的配位數(shù)應(yīng)該為應(yīng)該為6，但是實(shí)際上，但是實(shí)際上Cd的配位數(shù)是的配位數(shù)是4，形成，形成配位四面體因其具有共價鍵鍵性，形成配位四面體因其具有共價鍵鍵性，形成SP3雜化軌道，導(dǎo)致其配位數(shù)降低為雜化軌道，導(dǎo)致其配位數(shù)降低為4）。）。 思考題思考題第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型 離子鍵離子鍵共價鍵共價鍵金屬鍵金屬鍵分子鍵分子鍵化學(xué)鍵類型化學(xué)鍵類型1 1 離子鍵和離子晶格離子鍵和離子晶格

22、1) 1) 離子鍵離子鍵丟失了價電子的陽離子和丟失了價電子的陽離子和獲得外層電子的陰離子，彼此間以靜電作獲得外層電子的陰離子，彼此間以靜電作用庫侖引力相互作用，電子云不變形。用庫侖引力相互作用，電子云不變形。 2) 2) 離子晶格離子晶格以離子鍵占主導(dǎo)以離子鍵占主導(dǎo)地位的晶體結(jié)構(gòu)稱為離子晶格。地位的晶體結(jié)構(gòu)稱為離子晶格。 2 2 共價鍵和原子晶格共價鍵和原子晶格 1) 1) 共價鍵共價鍵 以共用電子對的方式成以共用電子對的方式成鍵，它受原子中電子層構(gòu)型的控制，因而有鍵，它受原子中電子層構(gòu)型的控制，因而有一定的數(shù)目，并按一定的方向分布。即共價一定的數(shù)目，并按一定的方向分布。即共價鍵的特征是具有方

23、向性和飽和性。鍵的特征是具有方向性和飽和性。 2) 2) 原子晶格原子晶格 組成原子晶格的質(zhì)點(diǎn)以組成原子晶格的質(zhì)點(diǎn)以共價鍵聯(lián)結(jié)。由于共價鍵的飽和性和方向性，共價鍵聯(lián)結(jié)。由于共價鍵的飽和性和方向性，原子排列受鍵的取向控制，即原子晶格中原原子排列受鍵的取向控制，即原子晶格中原子難以呈最緊密堆積，配位數(shù)較低。子難以呈最緊密堆積，配位數(shù)較低。3) 3) 具有原子晶格的晶體的物理性質(zhì)具有原子晶格的晶體的物理性質(zhì)由于共價鍵是很強(qiáng)的，因此具原子晶格的有較由于共價鍵是很強(qiáng)的，因此具原子晶格的有較高的硬度和熔點(diǎn)，為絕緣體熔化后也不導(dǎo)高的硬度和熔點(diǎn)，為絕緣體熔化后也不導(dǎo)電）。電）。透明至半透明，玻璃透明至半透明，

24、玻璃金剛光澤。與鍵的強(qiáng)度金剛光澤。與鍵的強(qiáng)度有關(guān)的物理性質(zhì)差異取決于原子的化合價及半有關(guān)的物理性質(zhì)差異取決于原子的化合價及半徑的大小。徑的大小。 例：金剛石，例：金剛石，sp3sp3雜雜化軌道成鍵，在化軌道成鍵，在4 4個方向個方向成鍵，形成四面體，鍵成鍵，形成四面體，鍵角為角為10910928281616。 3 3 金屬鍵和金屬晶格金屬鍵和金屬晶格 1) 1) 金屬鍵金屬鍵 純金屬元素組成的晶體內(nèi)，純金屬元素組成的晶體內(nèi)，金屬原子的電負(fù)性低，容易失去價電子成為金屬原子的電負(fù)性低，容易失去價電子成為金屬陽離子，失去的電子作為自由電子彌漫金屬陽離子，失去的電子作為自由電子彌漫于整個晶體中。金屬陽

25、離子通過自由電子彼于整個晶體中。金屬陽離子通過自由電子彼此連接，構(gòu)成金屬鍵。此連接，構(gòu)成金屬鍵。 金屬鍵沒有飽和性和方向性。金屬鍵沒有飽和性和方向性。 2 2金屬晶格金屬晶格 以金屬鍵占主導(dǎo)地位的以金屬鍵占主導(dǎo)地位的晶體稱為金屬晶格。晶體稱為金屬晶格。 3) 3)具有金屬晶格的晶體的物理性質(zhì)具有金屬晶格的晶體的物理性質(zhì) 由于自由電子的存在，金屬晶體為良導(dǎo)體，由于自由電子的存在，金屬晶體為良導(dǎo)體，不透明，高反射率，金屬光澤，具高的密度和延不透明，高反射率，金屬光澤，具高的密度和延展性，硬度一般較低。展性，硬度一般較低。 3 3 金屬鍵和金屬晶格金屬鍵和金屬晶格 1) 1) 分子鍵分子鍵 在晶體結(jié)

26、構(gòu)中，如果結(jié)構(gòu)在晶體結(jié)構(gòu)中，如果結(jié)構(gòu)單位為中性分子，則它們之間存在微弱的范單位為中性分子，則它們之間存在微弱的范德華力，即分子鍵。它們相互間的空間配置德華力，即分子鍵。它們相互間的空間配置方式主要取決于分子本身的幾何特征。方式主要取決于分子本身的幾何特征。 分子鍵沒有飽和性和方向性。分子鍵沒有飽和性和方向性。 2 2分子晶格分子晶格 以分子鍵占主導(dǎo)地位以分子鍵占主導(dǎo)地位的晶體結(jié)構(gòu)稱為分子晶格。的晶體結(jié)構(gòu)稱為分子晶格。4 4 分子鍵和分子晶格分子鍵和分子晶格 3) 3) 具有分子晶格的晶體的物理性質(zhì)具有分子晶格的晶體的物理性質(zhì) 由于分子鍵作用范圍一般為幾百由于分子鍵作用范圍一般為幾百個個10-3

27、nm10-3nm，是相當(dāng)弱的。所以具有分子晶，是相當(dāng)弱的。所以具有分子晶格的晶體一般熔點(diǎn)較低，較易揮發(fā)，熱膨格的晶體一般熔點(diǎn)較低，較易揮發(fā)，熱膨脹率大，可壓縮性大，導(dǎo)熱率小，硬度低；脹率大，可壓縮性大，導(dǎo)熱率小，硬度低； 電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)的變化范圍很大，電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)的變化范圍很大，其中大部分不導(dǎo)電、熱導(dǎo)率小、透明或半其中大部分不導(dǎo)電、熱導(dǎo)率小、透明或半透明、具有非金屬光澤。透明、具有非金屬光澤。5 5 單鍵與多鍵型晶格單鍵與多鍵型晶格 1) 1) 單鍵型晶格：在某些晶體結(jié)構(gòu)中，基本單鍵型晶格：在某些晶體結(jié)構(gòu)中，基本上只存在單純的一種鍵力。上只存在單純的一種鍵力。 例如：自然金例如：自然金金屬鍵

28、；金剛石金屬鍵；金剛石共共價鍵價鍵 單一的過渡型鍵單一的過渡型鍵 如，金紅石如，金紅石TiO2TiO2中中TiOTiO間的鍵就是以離子鍵為主而向共價間的鍵就是以離子鍵為主而向共價鍵過渡的過渡型鍵性，這兩種鍵性是融合在鍵過渡的過渡型鍵性，這兩種鍵性是融合在一起的，不能分開，因而從鍵力來說仍舊是一起的，不能分開，因而從鍵力來說仍舊是單一的離子鍵）。單一的離子鍵）。 5 5 單鍵與多鍵型晶格單鍵與多鍵型晶格 2) 2) 多鍵型晶格：在許多晶體結(jié)構(gòu)中存在多多鍵型晶格：在許多晶體結(jié)構(gòu)中存在多種鍵性，它們晶格類型的歸屬，以晶體的主要種鍵性，它們晶格類型的歸屬，以晶體的主要性質(zhì)取決于哪一種鍵作為依據(jù)。性質(zhì)取

29、決于哪一種鍵作為依據(jù)。 方解石方解石其其CO CO 間為以共價鍵為主的間為以共價鍵為主的鍵性，而鍵性，而CaOCaO之間則存在著以離子鍵為主的之間則存在著以離子鍵為主的鍵性，這兩種鍵性在晶體結(jié)構(gòu)中是明確地彼此鍵性，這兩種鍵性在晶體結(jié)構(gòu)中是明確地彼此分開的。由于方解石的一系列物理性質(zhì)主要是分開的。由于方解石的一系列物理性質(zhì)主要是由由CaOCaO之間的離子鍵力所決定的，因而方解之間的離子鍵力所決定的，因而方解石屬于離子晶格。石屬于離子晶格。 石墨石墨 共價鍵層內(nèi)）共價鍵層內(nèi)）; ;金屬鍵金屬鍵層內(nèi)，層內(nèi)，C4C4的一個未成鍵的電子作為自由電的一個未成鍵的電子作為自由電子）子）; ;分子鍵層間）。分

30、子鍵層間）。第四節(jié)第四節(jié) 礦物的類質(zhì)同像礦物的類質(zhì)同像 礦物晶體在結(jié)晶過程中，結(jié)晶格子中礦物晶體在結(jié)晶過程中，結(jié)晶格子中的某種質(zhì)點(diǎn)原子、離子和分子的位的某種質(zhì)點(diǎn)原子、離子和分子的位置被性質(zhì)相似的質(zhì)點(diǎn)所代替，代替后除置被性質(zhì)相似的質(zhì)點(diǎn)所代替，代替后除晶格常數(shù)略有變化外，晶體結(jié)構(gòu)類型并晶格常數(shù)略有變化外，晶體結(jié)構(gòu)類型并不改變的現(xiàn)象，稱為類質(zhì)同象。不改變的現(xiàn)象，稱為類質(zhì)同象。（isomorphismisomorphism）。）。 1 1、類質(zhì)同像的概念、類質(zhì)同像的概念 例：例：Mg2SiO4Mg2SiO4（鎂橄欖石與（鎂橄欖石與Fe2SiO4Fe2SiO4（鐵橄（鐵橄欖石），構(gòu)成欖石），構(gòu)成MgMg

31、，F(xiàn)eFe2SiO42SiO4（橄欖石，是一個類（橄欖石，是一個類質(zhì)同像系列的名稱）。質(zhì)同像系列的名稱）。 例：例：ZnSZnS閃鋅礦中的閃鋅礦中的ZnZn可以被可以被FeFe部分少于部分少于4040）替代，構(gòu)成）替代，構(gòu)成ZnZn，F(xiàn)eFeS S，( Fe( Fe的替代可使閃鋅礦的替代可使閃鋅礦的晶胞參數(shù)的晶胞參數(shù)a0a0增大。增大。) ) 例：例：Mg CO3Mg CO3（菱鎂礦與（菱鎂礦與Fe CO3Fe CO3（菱鐵礦（菱鐵礦中的中的Mg2Mg2和和Fe2Fe2可以任意比例替代，形成一個完全可以任意比例替代，形成一個完全類質(zhì)同象系列彼此間形態(tài)一致，結(jié)構(gòu)型式一致，但類質(zhì)同象系列彼此間形態(tài)

32、一致，結(jié)構(gòu)型式一致，但陽離子種類和數(shù)量比不同）：陽離子種類和數(shù)量比不同）： Mg CO3 Mg CO3（MgMg，F(xiàn)eFe）CO3CO3（鐵菱鎂礦）（鐵菱鎂礦）（FeFe，MgMg）CO3CO3（鎂菱鐵礦）（鎂菱鐵礦）Fe CO3 Fe CO3 1 1）. .根據(jù)不同組分在晶格中所替代的范圍分為根據(jù)不同組分在晶格中所替代的范圍分為: :完完全類質(zhì)同像與不完全類質(zhì)同像：全類質(zhì)同像與不完全類質(zhì)同像： （1 1完全類質(zhì)同像系列完全類質(zhì)同像系列類質(zhì)同象混晶中，類質(zhì)同象混晶中，兩種組分能以任意比例進(jìn)行替代：兩種組分能以任意比例進(jìn)行替代： 例：例：MnWO4 MnWO4 （鎢錳礦）（鎢錳礦） (Mn,Fe

33、)WO4 (Mn,Fe)WO4 （黑（黑鎢礦）鎢礦） FeWO4 FeWO4鎢鐵礦）鎢鐵礦） 在該系列中，其兩端的純組分稱在該系列中，其兩端的純組分稱“端員組分端員組分”，主要端員形成的礦物稱主要端員形成的礦物稱“端員礦物端員礦物”，端員礦物在自，端員礦物在自然界極少存在。然界極少存在。 2 2、類質(zhì)同像的類型、類質(zhì)同像的類型 2 2、類質(zhì)同像的類型、類質(zhì)同像的類型 2 2）. .根據(jù)晶格相互替代的離子電價是否相等，根據(jù)晶格相互替代的離子電價是否相等，分為分為: :等價類質(zhì)同像與異價類質(zhì)同像等價類質(zhì)同像與異價類質(zhì)同像 （1 1等價類質(zhì)同像等價類質(zhì)同像相互替代的離子相互替代的離子電價相等電價相等

34、 例 ： 紅 寶 石例 ： 紅 寶 石 （ 剛 玉 中（ 剛 玉 中Cr3+Al3+Cr3+Al3+，因，因Al3+Al3+的離子半徑是的離子半徑是0.57 0.57 ，Cr3+Cr3+的離子半徑是的離子半徑是0.64 0.64 ，置換前純，置換前純Al2O3Al2O3的的a0 = 4.75 a0 = 4.75 ，c0 = 12.97 c0 = 12.97 ；置換后含；置換后含4% Cr2O34% Cr2O3的的Al,CrAl,Cr2O32O3的的a0 = 4.93 a0 = 4.93 ，c0 = 13.51 c0 = 13.51 ，結(jié)構(gòu)無根本的變化。，結(jié)構(gòu)無根本的變化。 （2 2異價類質(zhì)同像

35、異價類質(zhì)同像相互替代的離相互替代的離子為異價離子，由于異價替代將引起電荷子為異價離子，由于異價替代將引起電荷不平衡電中性被破壞），必須采用成對不平衡電中性被破壞），必須采用成對替代等額替代以保持電價平衡，這種替代等額替代以保持電價平衡，這種替代方式又稱替代方式又稱“耦合替代耦合替代”。 2 2、類質(zhì)同像的類型、類質(zhì)同像的類型 生成異價類質(zhì)同象，通常是右下方的高生成異價類質(zhì)同象，通常是右下方的高價陽離子代替左上方的低價陽離子。價陽離子代替左上方的低價陽離子。性氣體型離子，而性氣體型離子，而Cu+Cu+是銅型離子，所是銅型離子，所以兩者不能互相代替。以兩者不能互相代替。當(dāng)溫度下降時，已經(jīng)形成的混合

36、晶體當(dāng)溫度下降時，已經(jīng)形成的混合晶體會發(fā)生分離，形成鈉長石在鉀長石中會發(fā)生分離，形成鈉長石在鉀長石中呈片狀定向排列的條紋長石，或鉀長呈片狀定向排列的條紋長石，或鉀長石在鈉長石中呈片狀定向排列的反條石在鈉長石中呈片狀定向排列的反條紋長石。紋長石。還有方解石與文石等。還有方解石與文石等。這種轉(zhuǎn)變過程中，不僅需要增大壓力，這種轉(zhuǎn)變過程中，不僅需要增大壓力，而且還要很高的溫度而且還要很高的溫度10001000以上及以上及催化劑的參與才能完成。催化劑的參與才能完成。出巖中常見的具龜裂紋的六方雙錐石英，出巖中常見的具龜裂紋的六方雙錐石英，就是就是-石英轉(zhuǎn)變成石英轉(zhuǎn)變成-石英的結(jié)構(gòu)后所殘石英的結(jié)構(gòu)后所殘存的

37、存的-石英的晶體外形。這種一個變體保石英的晶體外形。這種一個變體保持另一個變體晶形的現(xiàn)象，稱為副象持另一個變體晶形的現(xiàn)象，稱為副象( (或假或假象象) )。v 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)v 偏光顯微鏡偏光顯微鏡v 單偏光鏡下晶體的光學(xué)性質(zhì)單偏光鏡下晶體的光學(xué)性質(zhì)v 正交偏光鏡間晶體的光學(xué)性質(zhì)正交偏光鏡間晶體的光學(xué)性質(zhì)v 錐光系統(tǒng)下一軸晶晶體的光學(xué)性質(zhì)錐光系統(tǒng)下一軸晶晶體的光學(xué)性質(zhì)v 透明礦物系統(tǒng)鑒定透明礦物系統(tǒng)鑒定晶體光學(xué)及光性礦物學(xué)部分晶體光學(xué)及光性礦物學(xué)部分晶體光學(xué)主要利用的是光的波動理論晶體光學(xué)主要利用的是光的波動理論. .紅外線、可見光、紫外線；倫琴射線、紅外線、可見光、紫外線；倫琴射線

38、、y y射射線分別是原子的外層電子、內(nèi)層電子和原子線分別是原子的外層電子、內(nèi)層電子和原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的核受激發(fā)后產(chǎn)生的第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)可見光是電磁波譜中頻率較高可見光是電磁波譜中頻率較高, ,波長范圍較波長范圍較短短(390770nm)(390770nm)的一個區(qū)段的一個區(qū)段, ,由波長不同的由波長不同的七色光組成七色光組成. .二二. .可見光可見光( (光波光波) )波長波長n m）10-11101031051071091012101510-5射線射線射線射線紫外線紫外線可見光可見光紅外線紅外線短無線電波短無線電波廣播波段廣播波段長無線電波長無線電波可可見見光光放放

39、大大紅紅橙橙黃黃綠綠藍(lán)藍(lán)靛靛紫紫390n m）430460500570590650770三三. .光波是一種橫波光波是一種橫波縱波：傳播方向與振動方向相互平行的波；縱波：傳播方向與振動方向相互平行的波；橫波：傳播方向與振動方向互相垂直的波；光波橫波：傳播方向與振動方向互相垂直的波；光波的振動方向與傳播方向垂直，光波為橫波。的振動方向與傳播方向垂直，光波為橫波。晶體中許多光學(xué)現(xiàn)象都與光波是橫波這一特征有晶體中許多光學(xué)現(xiàn)象都與光波是橫波這一特征有關(guān)關(guān). .第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)自然光的傳播和振動方向關(guān)系示意圖自然光的傳播和振動方向關(guān)系示意圖A.光的傳播方向垂直紙面光的傳播方向垂直紙

40、面 B.側(cè)視圖側(cè)視圖,長箭頭代表光傳播方向長箭頭代表光傳播方向振動面振動面偏振光的傳播和振動方向關(guān)系示意圖偏振光的傳播和振動方向關(guān)系示意圖第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 光波的折射現(xiàn)象示意光波的折射現(xiàn)象示意圖圖第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)v折射定律：折射定律：v入射光、法線、折射光共面；入射光、法線、折射光共面；v入射光和折射光位于法線兩則；入射光和折射光位于法線兩則；v入射角入射角I I 的正弦與折射角的正弦與折射角r r 的正弦之的正弦之比，為一常數(shù)。比，為一常數(shù)。v sin i / sin r = N 1-2 sin i / sin r = N 1-2vN 1-2N 1

41、-2為折射介質(zhì)對入射介質(zhì)的為折射介質(zhì)對入射介質(zhì)的( (相對相對) )折射率。折射率。v當(dāng)入射介質(zhì)為真空當(dāng)入射介質(zhì)為真空( (空氣空氣) )時，稱為絕時，稱為絕對折射率，以對折射率，以N N 表示。表示。vSini / Sinr = N 1Sini / Sinr = N 12 2 V1 / V2 V1 / V2 N2 / N1 N2 / N1v其中，其中，V V是光在介質(zhì)中的傳播速度，是光在介質(zhì)中的傳播速度，N N為介質(zhì)的折射率；為介質(zhì)的折射率；1 1 光的折射、反射與吸收光的折射、反射與吸收第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光

42、的基本性質(zhì)1 1 光的折射、反射與吸收光的折射、反射與吸收反射定律：反射定律：入射光、法線、反射光共面；入射光、法線、反射光共面；入射光和反射光位于法線兩則；入射光和反射光位于法線兩則；入射角入射角 反射角反射角 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)當(dāng)光波從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時當(dāng)光波從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時, , 入射角入射角 I I 總總是小于折射角是小于折射角 , , 當(dāng)當(dāng) = 90 0 = 90 0 時時 I = I = , , 入射入射光一部分折射回光密介質(zhì)，一部分沿著介質(zhì)界面射出，光一部分折射回光密介質(zhì)，一部分沿著介質(zhì)界面射出，此時入射角此時入射角 I I 稱為全反射臨界角稱

43、為全反射臨界角. .六六. 全反射臨界角與全反射全反射臨界角與全反射根據(jù)根據(jù)當(dāng)入射角當(dāng)入射角 I I 時時, , 折射光波不再進(jìn)折射光波不再進(jìn)入折射介質(zhì)而全部返回到入射介質(zhì)入折射介質(zhì)而全部返回到入射介質(zhì), , 這種這種能量的突變稱為全反射能量的突變稱為全反射. .第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)Sin iSin =N N i可知可知OAABCedcbBCDESTVR iiaaa臨界角與全反射示意圖臨界角與全反射示意圖六六. . 全反射臨界角與全反射全反射臨界角與全反射玻璃塊玻璃塊N=2.00空氣空氣n=1v 透明礦物：吸收系數(shù)透明礦物：吸收系數(shù) K 0.01,K 0.73, K 0.73

44、, 如黃鐵礦、如黃鐵礦、方鉛礦等金屬硫化物。方鉛礦等金屬硫化物。第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 光澤光澤: :是指礦物表面對可見光的反射能力。它取決是指礦物表面對可見光的反射能力。它取決于礦物的反射率于礦物的反射率R R、礦物的吸收系數(shù)、礦物的吸收系數(shù)K K和折射率和折射率Nr Nr 相關(guān)計算公式見教材相關(guān)計算公式見教材 金屬光澤：金屬光澤：Nr3 Nr3 或或 Nr0.25Nr0.25。金，黃鐵礦。金，黃鐵礦等；等；半金屬光澤：半金屬光澤：NrNr2.62.63.0,R=0.193.0,R=0.190.250.25。磁鐵。磁鐵礦；礦；金剛光澤：金剛光澤：NrNr1.91.92.6,

45、R=0.102.6, R=0.100.190.19。金剛石；。金剛石；玻璃光澤：玻璃光澤：NrNr1.31.32.9,R=0.042.9,R=0.040.100.10。透明礦。透明礦物等，物等，第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 光性均質(zhì)體光性均質(zhì)體 光性非均質(zhì)體光性非均質(zhì)體第二節(jié)第二節(jié) 光在晶體中的傳播特性光在晶體中的傳播特性特點(diǎn)特點(diǎn): :光學(xué)性質(zhì)各方向相同各向同性：傳播速度、折射光學(xué)性質(zhì)各方向相同各向同性：傳播速度、折射率、光的振動性質(zhì)、顏色、光澤等）率、光的振動性質(zhì)、顏色、光澤等）. .包括包括: : 等軸晶系礦物和非晶質(zhì)物質(zhì)等軸晶系礦物和非晶質(zhì)

46、物質(zhì). .光波在均質(zhì)體中的傳播特點(diǎn)光波在均質(zhì)體中的傳播特點(diǎn): : 光波的傳播速度不因振動光波的傳播速度不因振動方向不同而發(fā)生改變，即均質(zhì)體的折射率不因光波在晶方向不同而發(fā)生改變，即均質(zhì)體的折射率不因光波在晶體中的振動方向體中的振動方向不同而發(fā)生改變，折射率值只有一個不同而發(fā)生改變，折射率值只有一個. .一一. .光性均質(zhì)體光性均質(zhì)體第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)光 波 在 均 質(zhì) 體 中 傳 播 示 意 圖光 波 在 均 質(zhì) 體 中 傳 播 示 意 圖A-A-自然光自然光B-B-偏光偏光特點(diǎn)特點(diǎn): :光性非均質(zhì)體的光學(xué)性質(zhì)因方向不同而改變光性非均質(zhì)體的光學(xué)性質(zhì)因方向不同而改變. . 包

47、括包括: :中級晶族中級晶族( (一軸晶一軸晶) )和低級晶族和低級晶族 ( (二軸晶二軸晶) )的礦物的礦物. .光波在非均質(zhì)體介質(zhì)中的傳播特點(diǎn)光波在非均質(zhì)體介質(zhì)中的傳播特點(diǎn): : 其傳播速度因光其傳播速度因光波在晶體中的振動方向不同而發(fā)生改變波在晶體中的振動方向不同而發(fā)生改變. . 因而非均因而非均質(zhì)體的折射率也因光波在晶體中的振動方向不同而改質(zhì)體的折射率也因光波在晶體中的振動方向不同而改變變. . 非均質(zhì)體的折射率值有許多個非均質(zhì)體的折射率值有許多個. . 二二. . 光性非均質(zhì)體光性非均質(zhì)體第二節(jié)第二節(jié) 光在晶體中的傳播特性光在晶體中的傳播特性第二節(jié)第二節(jié) 光在晶體中的傳播特性光在晶體

48、中的傳播特性非結(jié)晶物質(zhì)玻璃，松香，樹脂）非結(jié)晶物質(zhì)玻璃，松香，樹脂）高級晶族等軸晶系高級晶族等軸晶系(石榴石石榴石,螢石螢石,黃鐵礦）黃鐵礦）一軸晶一軸晶(中級晶簇中級晶簇)光性非均質(zhì)體光性非均質(zhì)體光性均質(zhì)體光性均質(zhì)體三方晶系三方晶系(方解石方解石,電氣石電氣石)四方晶系四方晶系(鋯石，黃銅礦鋯石，黃銅礦)六方晶系六方晶系(磷灰石磷灰石)二軸晶二軸晶(低級晶族）低級晶族）斜方晶系斜方晶系(橄欖石，重晶橄欖石，重晶石石)單斜晶系單斜晶系(透輝石，正長透輝石，正長石石)三斜晶系三斜晶系(斜長石斜長石)光波入射非均質(zhì)體，除特殊方向外，都要分解為振動光波入射非均質(zhì)體，除特殊方向外，都要分解為振動方向互

49、相垂直，傳播速度不同，折射率不等的兩種偏方向互相垂直，傳播速度不同，折射率不等的兩種偏光，此種現(xiàn)象稱為雙折射光，此種現(xiàn)象稱為雙折射. .雙折射是非均質(zhì)介質(zhì)的普遍特征雙折射是非均質(zhì)介質(zhì)的普遍特征. .光通過非均質(zhì)體分解成二束偏光示意圖光通過非均質(zhì)體分解成二束偏光示意圖三三 雙折射雙折射第二節(jié)第二節(jié) 光在晶體中的傳播特性光在晶體中的傳播特性C振動方向不同的兩種偏光折射率值之差稱為雙折射率振動方向不同的兩種偏光折射率值之差稱為雙折射率. .1.1.雙折射率：雙折射率：2.2.光軸：光軸：光波沿非均質(zhì)體的特殊方向入射時光波沿非均質(zhì)體的特殊方向入射時, ,不發(fā)生雙不發(fā)生雙折射折射, ,這種特殊的方向稱為

50、光軸這種特殊的方向稱為光軸. .中級晶族具有一個這樣的特殊方向,稱為一軸晶礦物;低級晶族具有兩個這樣的特殊方向,稱為二軸晶礦物.第二節(jié)第二節(jié) 光在晶體中的傳播特性光在晶體中的傳播特性CC軸位于平行四邊形短對角線方向，軸位于平行四邊形短對角線方向，凡不沿光軸方向傳播的光均要發(fā)生凡不沿光軸方向傳播的光均要發(fā)生雙折射雙折射一軸晶雙折射示意圖一軸晶雙折射示意圖冰洲石冰洲石CaCO3CaCO3的雙折射現(xiàn)象的雙折射現(xiàn)象發(fā)生雙折射形成的兩種偏光，振動面相互垂直。其一發(fā)生雙折射形成的兩種偏光，振動面相互垂直。其一振動方向永遠(yuǎn)與光軸垂直，且各方向的折射率相等，振動方向永遠(yuǎn)與光軸垂直，且各方向的折射率相等，稱為稱

51、為“常光常光”，又稱為，又稱為OO光；其二振動方向平行于光軸光；其二振動方向平行于光軸和光波傳播方向所構(gòu)成的平面，其傳播速度隨振動方和光波傳播方向所構(gòu)成的平面，其傳播速度隨振動方向不同而改變，稱為向不同而改變，稱為“非常光非常光”，又稱，又稱e e 光。光。二軸晶雙折射示意圖二軸晶雙折射示意圖一一. .光率體的由來光率體的由來表示光波在晶體中傳播時表示光波在晶體中傳播時, ,折射率值隨光波振動方向變折射率值隨光波振動方向變化的一種立體幾何圖形或一種光性指示體化的一種立體幾何圖形或一種光性指示體. .二二. . 光率體的概念光率體的概念第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)二二 光率體光率體(

52、(或稱光性指示體或稱光性指示體) )的概念的概念第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)中的方位區(qū)分鑒定礦物。中的方位區(qū)分鑒定礦物。二二 光率體的概念光率體的概念第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ) 均質(zhì)體：傳播速度不因均質(zhì)體：傳播速度不因振動方向不同而發(fā)生改變振動方向不同而發(fā)生改變, , 即折射率值各方向相等即折射率值各方向相等. . 光率體是一個球體，球光率體是一個球體，球體的半徑代表該晶體的折體的半徑代表該晶體的折射率射率. . 不同的均質(zhì)體的光學(xué)性不同的均質(zhì)體的光學(xué)性質(zhì)的差

53、異主要表現(xiàn)在球體質(zhì)的差異主要表現(xiàn)在球體半徑不同。半徑不同。第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)四四 . .一一 軸軸 晶晶 光光 率率 體體第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)石英石英方解石方解石一軸晶光率體示意圖一軸晶光率體示意圖第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)一軸晶的光率體的基本特征一軸晶的光率體的基本特征（1 1一軸晶光率體是旋轉(zhuǎn)橢球體；一軸晶光率體是旋轉(zhuǎn)橢球體；（2 2光軸為光率體的旋轉(zhuǎn)軸，且平行于非常光光軸為光率體的旋轉(zhuǎn)軸，且平行于非常光E E的振動面方向，的振動面方向，又稱為是又稱為是NeNe軸；

54、軸；（3 3水平軸恒平行于常光水平軸恒平行于常光OO的振動面方向的振動面方向, ,又稱為又稱為NoNo軸軸; ;（4 4） Ne Ne，NoNo分別為折射率最大和最小值分別為折射率最大和最小值, ,稱為一軸晶的主折稱為一軸晶的主折射率射率( (光學(xué)主軸光學(xué)主軸), ),二者差值為最大雙折射率，其他方向折射率介于其二者差值為最大雙折射率，其他方向折射率介于其間間, ,以以NeNe 表示；表示；（5 5） Ne Ne No No時，為一軸晶正光性礦物時，為一軸晶正光性礦物( (一軸正晶一軸正晶) )；Ne Ne NoNo時，為一軸晶負(fù)光性礦物時，為一軸晶負(fù)光性礦物( (一軸負(fù)晶一軸負(fù)晶) )；一般

55、將折射率的最大值以一般將折射率的最大值以Ng(Ng(慢光折射慢光折射) )表示，最小值以表示，最小值以NpNp率率( (快光折射率快光折射率) )表示，則當(dāng)表示，則當(dāng)NeNeNgNg時光性為正，當(dāng)時光性為正，當(dāng)NeNeNpNp時光性為時光性為負(fù)。負(fù)。第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)(1)重直光軸的切面：為圓切面，其半徑為No(2)平行光軸的切面：為橢圓切面，Ne, No(3)斜交光軸的切面：為橢圓切面，Ne, No 一軸晶光率體三個主要切面一軸晶光率體三個主要切面第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)一軸晶光率體三個主要切面一軸晶光率體三個主要切面第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第

56、一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)NeNo入射光方向入射光方向NoNoNoNeNoNo入射光方向入射光方向NoNeNoNoNoN/e入射光方向入射光方向N/eNeNoNo一 軸 晶 正 光 性 光 率 體 主 要 切 面 示 意 圖一 軸 晶 正 光 性 光 率 體 主 要 切 面 示 意 圖(1)(1)垂直光軸切面垂直光軸切面(2)(2)平行光軸切面平行光軸切面(3)(3)斜交光軸切面斜交光軸切面五五 二軸晶的光率體二軸晶的光率體光率體光率體 構(gòu)成構(gòu)成 (以斜方晶系橄欖石為例以斜方晶系橄欖石為例) 當(dāng)正入射光平行當(dāng)

57、正入射光平行c c軸時，經(jīng)折射形成軸時，經(jīng)折射形成振動面正交的二偏光，測得振動面平行振動面正交的二偏光，測得振動面平行a a軸的偏光的折射率最大值軸的偏光的折射率最大值g g1.6921.692，振動面平行振動面平行b b軸的偏光之折射率最小值軸的偏光之折射率最小值p p1.6571.657，以此為半徑可作一橢圓。，以此為半徑可作一橢圓。當(dāng)正入射光平行當(dāng)正入射光平行a a軸時，經(jīng)折射形成軸時，經(jīng)折射形成振動面正交的二偏光，測得振動面平行振動面正交的二偏光，測得振動面平行b b 軸的偏光之折射率最小值軸的偏光之折射率最小值p p1.6571.657，振動面平行振動面平行c c軸的偏光之折射率中間

58、值軸的偏光之折射率中間值m m1.6741.674，以此為半徑可作一橢圓。，以此為半徑可作一橢圓。第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)五五. .二軸晶的光率體二軸晶的光率體當(dāng)正入射光平行當(dāng)正入射光平行b b軸時，經(jīng)折射形成軸時，經(jīng)折射形成振動面正交的二偏光，測得振動面平振動面正交的二偏光，測得振動面平行行a a軸的偏光的折射率最大值軸的偏光的折射率最大值g g1.6921.692，振動面平行，振動面平行c c軸的偏光之折射軸的偏光之折射率中間值率中間值m m1.674, 1.674, 以此為半徑可以此為半徑可作一橢圓。作一橢圓。當(dāng)正入射光當(dāng)正入射光( (或折射光波法線或折射光波法線) )平行

59、平行光軸光軸OAOA時，不發(fā)生雙折射，即振動面時，不發(fā)生雙折射，即振動面可在任意方向發(fā)生，測得其折射率恒可在任意方向發(fā)生，測得其折射率恒為為m m1.6741.674，以此為半徑可作一圓。，以此為半徑可作一圓。光率體光率體 構(gòu)成構(gòu)成 (以斜方晶系橄欖石為例以斜方晶系橄欖石為例) 第五章第五章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)(1) (1) 二軸晶光率體：三軸不等的橢球體二軸晶光率體：三軸不等的橢球體. .(2) (2) 三個光學(xué)主軸：三個光學(xué)主軸：Ng,Nm,NpNg,Nm,Np軸軸. .(3) (3) 三個主折射率三個主折射率 ：NgNgNmNmNpNp；(4) (4) 三個主軸面：包含主軸彼此之間

60、互相垂直三個主軸面：包含主軸彼此之間互相垂直. .(5) (5) 兩根光軸：兩根光軸：OA.OA.(6) (6) 光軸面光軸面APAP）: : 包含兩根光軸的切面包含兩根光軸的切面. .(7) (7) 光軸角光軸角(2V): (2V): 兩根光軸所夾的銳角兩根光軸所夾的銳角.V.V4545為正光性。為正光性。(8) (8) 銳角等分線銳角等分線(Bxa): (Bxa): 兩光軸所夾銳角的等分線兩光軸所夾銳角的等分線. .(9) (9) 鈍角等分線鈍角等分線(Bxo): (Bxo): 兩光軸所夾鈍角的等分線兩光軸所夾鈍角的等分線. .(10) (10) 光性正負(fù)光性正負(fù): (+) Ng-Nm :